人工智慧神助攻，为化工厂废料开创新生命
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工业化大规模生产制造的同时也产生巨量废弃物，据估计每年高达数十亿吨。有毒废物也有数亿吨，且数量持续攀升。由于地球资源终将枯竭，且有毒废物对环境的破坏迫近地球承受临界点，因此有科学家尝试导入“循环化学”（Circular Chemistry）概念，盼能利用化工厂的废物再合成为“有价值”的产品，同时减少对地球的伤害。
以人工智慧克服复杂的化学合成难题
有机化学分子的合成路径极复杂。传统化学合成设计需要化学知识丰富的化学家，针对目标分子的结构及特性而设计出可能的合成路径（包括数个步骤以上），再经过试验、尝试错误的修正后才能有效率合成所需的化学分子。近来人工智慧蓬勃发展，有科学家创造出能辅助化学家设计化学合成路径的人工智慧，强大的运算能力可从大量化学反应式筛选出符合实际需求的合成规则，并判断某特定有机化合物可利用哪些原始组成分合成。
为化工厂的有毒废物找到出路
近日毕业于耶鲁大学的波兰科学家葛日博斯基（Bartosz A. Grzybowski）博士运用 Allchemy 人工智慧软件，以 200 多种化工厂日常产生的化学废物为原料演算出 300 多种化学合成路径，有机会促成数量庞大又一无是处的化学废物循环再利用、转成为药物或化学肥料等有价值的产品。这项发现有机会协助化工产业降低处理废物成本，且可“废物利用”创造新价值。成果刊登于顶尖科学期刊《自然》（Nature）期刊。
成功量产
葛日博斯基博士研究团队由人工智慧演算结果选择几条化学合成途径，先在实验室进行小规模实验以验证可行性，并确认演算结果正确性。尽管 Allchemy 建议的合成途径有些步骤颇为创新没有前例可循，但合成通常很顺利且达良好产率。接下来将合成规模扩大，并在化学原料掺入工业废水以模拟将来实际生产情形。结果无论肌肉松弛剂（cisatracurium）、安眠药（midazolam）、麻醉药（propofol）等药物分子皆能获得高纯度产物。
线性经济 vs. 循环经济
资源从开采、制造、使用到废弃，一直线“线性经济”（Linear Economy）已不可行。大量生产、消费、再大量废弃的经济模式终将面临资源枯竭，并导致地球环境遭严重破坏。英国经济学家于 1989 年提出“循环经济”（Circular Economy）新经济模式，透过“重复”使用产品、零组件及材料，使资循环利用产生更高经济价值与效益。由于地球资源过度开发及环境遭废弃物污染日益严重，推动循环经济早成为各地区官方施政的重要政策。类似葛日博斯基博士这种结合人工智慧找寻循环经济的创新运用，必会更受重视。
结语
本次研究结果显示，若整个化工产业普遍采用如 Allchemy 这种人工智慧演算法，将全面性改变产业运作模式。如某公司可揭露有哪些化学废料，另外公司提出想合成的化学物需求；还有些公司可参加投标由系统媒合生产计划。如此就能更接近循环化学一步。
- AI discovers routes for recycling chemical waste
- Chemical waste can be recycled into a range of drugs and fertilisers
- Chemistry education must change to help the planet: here’s how
（首图来源：Pixabay）
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